三維重建（3D Reconstruction）是計(jì)算機(jī)視覺和空間計(jì)算技術(shù)中的一項(xiàng)核心技術(shù)，旨在從二維信息中恢復(fù)出三維模型或場(chǎng)景。這項(xiàng)技術(shù)通過處理來自不同來源的數(shù)據(jù)（如圖像、視頻或傳感器數(shù)據(jù)），構(gòu)建出能夠準(zhǔn)確反映真實(shí)物體或環(huán)境的三維表示。三維重建技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)（VR），實(shí)景三維，元宇宙，游戲等領(lǐng)域構(gòu)建虛擬數(shù)字空間的基礎(chǔ)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)物理空間最完整、最深度的信息采集。

三維重建包含兩個(gè)重要階段：數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)制作。

深度信息采集：

通過專業(yè)設(shè)備（如激光雷達(dá)傳感器、結(jié)構(gòu)光傳感器等）或算法（如單目圖像 AI 深度估算模型）獲取場(chǎng)景中物體的深度信息。

激光雷達(dá)傳感器向物體發(fā)射一束光，并通過接收裝置測(cè)量光線反射或散射回來的時(shí)間差，從而計(jì)算出物體離采集設(shè)備的距離，得到物體的深度信息。如果再配上一個(gè)角度測(cè)量裝置，測(cè)量光線發(fā)射的角度，結(jié)合已知的距離信息，就能直接得到該物體在三維物理空間中的坐標(biāo)。當(dāng)我們利用傳感器同時(shí)向場(chǎng)景發(fā)射無數(shù)道光，就能得到場(chǎng)景中各點(diǎn)的空間信息，也就是這些點(diǎn)離傳感器有多遠(yuǎn)、在哪個(gè)角度等，并據(jù)此繪制出精準(zhǔn)的深度圖和點(diǎn)云。激光雷達(dá)這種采集方式在空間數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性、實(shí)時(shí)性、便捷性、抗干擾性等方面具備顯著優(yōu)勢(shì)。眾趣旗下的自研 SPACCOM X3 系列 3D 激光掃描儀，每秒采集 20 萬個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，掃描精度達(dá) 10mm，最遠(yuǎn)測(cè)距 70m。在采集過程中 SPACCOM X3 顯示出卓越的環(huán)境適應(yīng)性，并能夠精確捕捉空間內(nèi)的每一處細(xì)節(jié)，讓大空間和超大空間三維重建變得輕松與高效，為專業(yè)人士提供無與倫比的便利體驗(yàn)。

單目圖像深度估計(jì)也是一種獲取場(chǎng)景中物體深度的 AI 方法，它僅依賴于 RGB 相機(jī)采集得到的彩色圖像便能快速估算物體深度。因?yàn)槿祟愅ㄟ^兩個(gè)眼睛的視差來實(shí)現(xiàn)對(duì)距離的估算，但事實(shí)上我們用單個(gè)眼睛也可以大致估算出距離，這是因?yàn)槟X已經(jīng)記住了一些規(guī)律，比如已知大小的物體在圖像中越小則距離越遠(yuǎn)、近處的物體會(huì)擋住遠(yuǎn)處的物體等。利用這一原理，眾趣科技通過積累的數(shù)百萬專業(yè)設(shè)備掃描的三維數(shù)據(jù)集，以彩色圖為輸入、深度信息為標(biāo)注（答案）訓(xùn)練出單目圖像深度估算 AI 模型，實(shí)現(xiàn)無需深度傳感器、僅采集空間圖像即可實(shí)現(xiàn)三維重建。深度估算模型的誕生，推動(dòng)了眾趣輕量級(jí) VR 采集產(chǎn)品的誕生，讓 VR 拍攝進(jìn)入大眾的日常生活成為可能。

圖像信息采集：

使用 RGB 相機(jī)采集高色彩還原度的圖像信息。圖像可用于點(diǎn)云上色、為三維模型提供豐富的紋理細(xì)節(jié)，也可拼接成 360 度全景圖像用于 VR/AR 的應(yīng)用。眾趣旗下的自研 SPACCOM X3 系列 3D 激光掃描儀，集成了高清相機(jī)，通過自研的無縫拼接算法可生成原生 1.34 億像素的 16k 全景圖像，同時(shí)使用自研 HDR 算法，可最大程度保留拍攝場(chǎng)景的高光與陰影細(xì)節(jié)，使畫面更接近人眼的真實(shí)視覺體驗(yàn)。

點(diǎn)位拼接：

定點(diǎn)式掃描需要在固定點(diǎn)位采集深度和圖像信息。合理規(guī)劃點(diǎn)位布局和掃描路線能有效覆蓋作業(yè)場(chǎng)景，提升作業(yè)效率。點(diǎn)位拼接針對(duì)稀疏離散的點(diǎn)位建立位姿關(guān)系。利用點(diǎn)位采集到的彩色圖像和深度信息，通過提取特征尋找相似的匹配點(diǎn)位，并計(jì)算相對(duì)位置和姿態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)多個(gè)點(diǎn)位之間的精確拼接。此外結(jié)合 IMU（慣性測(cè)量單元，是一種集成了多種慣性傳感器的裝置，用于測(cè)量和跟蹤物體的加速度和角速度）等三方傳感器數(shù)據(jù)能提高拼接的魯棒性，克服特殊場(chǎng)景（弱紋理、長(zhǎng)走廊等）帶來的退化問題。

生成點(diǎn)云：

點(diǎn)云是空間中代表 3D 形狀或?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)點(diǎn)集合，數(shù)據(jù)集中的每個(gè)點(diǎn)代表一組 X、Y、Z 幾何坐標(biāo)。在這一步中，制作流程會(huì)轉(zhuǎn)化采集的深度信息為點(diǎn)云對(duì)象。

點(diǎn)云處理：

對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、異常值過濾等優(yōu)化處理，提高后續(xù)三維重建的準(zhǔn)確性和效率。

點(diǎn)云融合：

將多站的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理。包括多站點(diǎn)位間的位姿優(yōu)化、多站點(diǎn)云的融合處理、整體點(diǎn)云的分塊管理等。

網(wǎng)格重建：

由離散的點(diǎn)云生成連續(xù)表面。將點(diǎn)云數(shù)據(jù)連接成網(wǎng)格（網(wǎng)格單元一般為三角形或者四邊形），形成多面體形狀的外殼。

網(wǎng)格處理：

對(duì)網(wǎng)格數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，去除尖銳邊緣和不平整表面，使模型更加平滑自然。

紋理映射：

將采集的高清圖像精確映射至模型網(wǎng)格表面，使三維模型更加真實(shí)。

3D 模型：

網(wǎng)格和紋理全部組合在一起，就得到了一個(gè)完整的三維模型，它支持在 3D 引擎中進(jìn)行渲染和交互操作，譬如旋轉(zhuǎn)、放大、縮小等。

格式轉(zhuǎn)化：

生成的 3D 模型文件可轉(zhuǎn)化為行業(yè)通用的標(biāo)準(zhǔn)格式，方便與專業(yè) 3D 設(shè)計(jì)軟件對(duì)接。

在數(shù)據(jù)采集階段，同時(shí)采集深度信息與圖像信息，為后續(xù)數(shù)據(jù)制作提供了多模態(tài)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

基于多模態(tài)數(shù)據(jù)，提取出豐富的語義信息。語義信息是指對(duì)三維模型中各元素（如物體、場(chǎng)景等）的識(shí)別和標(biāo)注。在三維重建過程中引入語義信息，有助于提高模型的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。

點(diǎn)云處理環(huán)節(jié)，結(jié)合多模態(tài)數(shù)據(jù)有效去除雜點(diǎn)，并進(jìn)行智能空洞填補(bǔ)。

高效的多站點(diǎn)位姿優(yōu)化技術(shù)。實(shí)現(xiàn)多站點(diǎn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)對(duì)齊，配準(zhǔn)誤差<5mm。

格式轉(zhuǎn)換支持導(dǎo)出 LAS、PLY、E57 等標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)云格式。與 Revit、CAD、3DMax 等專業(yè)軟件無縫對(duì)接。

獨(dú)有的 AI 空間計(jì)算技術(shù)。以豐富的語義信息為基座，結(jié)合多模態(tài)數(shù)據(jù)可自動(dòng)識(shí)別空間結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)、線、面信息。針對(duì)房產(chǎn)領(lǐng)域，該技術(shù)可自動(dòng)生成戶型圖、實(shí)勘圖片和短視頻，構(gòu)建 3DVR 房源數(shù)據(jù)庫，提升房源實(shí)勘質(zhì)量。在三維重建過程中，該技術(shù)可以挖掘出豐富的潛藏?cái)?shù)據(jù)，如空間結(jié)構(gòu)信息、文字信息、物體信息等。這些數(shù)據(jù)可以進(jìn)一步應(yīng)用于數(shù)字空間的多樣化場(chǎng)景，如營(yíng)銷推廣、內(nèi)部管理、人員引導(dǎo)、模擬培訓(xùn)等。

三維重建技術(shù)廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、影視制作、游戲開發(fā)、考古研究、文物保護(hù)、醫(yī)療影像、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）等諸多領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用的廣度和深度將不斷拓展。

城市規(guī)劃：

用于城市三維建模、交通規(guī)劃等，提升城市規(guī)劃的科學(xué)性和精準(zhǔn)度。

影視制作：

為特效制作提供逼真的三維場(chǎng)景和角色模型，增強(qiáng)影視作品的視覺效果。

游戲開發(fā)：

構(gòu)建豐富的游戲場(chǎng)景和角色模型，提升游戲的沉浸感和互動(dòng)性。

考古研究：

對(duì)古代遺址進(jìn)行三維重建，為考古研究提供直觀、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

文物保護(hù)：

對(duì)珍貴文物進(jìn)行數(shù)字化保護(hù)，實(shí)現(xiàn)文物的永久保存和虛擬展示。

醫(yī)療影像：

在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域，用于構(gòu)建人體器官的三維模型，輔助醫(yī)生進(jìn)行診斷和治療規(guī)劃。

眾趣科技通過持續(xù)迭代其三維重建技術(shù)體系，在精度、效率和易用性方面建立行業(yè)標(biāo)桿，為數(shù)字孿生應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。2024 年推出的 SPACCOM X3 Pro 系列設(shè)備進(jìn)一步提升了超大空間場(chǎng)景的數(shù)字化能力，推動(dòng)多行業(yè)的三維數(shù)字化升級(jí)。眾趣科技在三維重建領(lǐng)域具有鮮明的特色和優(yōu)勢(shì)：

技術(shù)領(lǐng)先：

網(wǎng)格和紋理全部組合在一起，就得到了一個(gè)完整的三維模型，它支持在 3D 引擎中進(jìn)行渲染和交互操作，譬如隨意旋轉(zhuǎn)、放大、縮小等。

效率突破：

將傳統(tǒng)方法需要數(shù)天甚至數(shù)周完成的三維建模任務(wù)縮短至幾十分鐘內(nèi)完成，大大提升了工作效率。

精度保障：

具有工業(yè)級(jí)點(diǎn)云精度和超高紋理分辨率，支持 16K 超高清呈現(xiàn)，確保模型的真實(shí)性和細(xì)節(jié)表現(xiàn)。

全場(chǎng)景覆蓋：

從智慧警務(wù)、房產(chǎn)服務(wù)到工程建筑等多個(gè)領(lǐng)域，眾趣科技的技術(shù)均展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛力和價(jià)值。

數(shù)據(jù)安全：

支持國(guó)產(chǎn)化部署，滿足公共安全等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)安全需求，為用戶提供更加可靠和安心的服務(wù)。